Europäische Wissenschaft im Weltraum

Das kommende Versorgungsfahrzeug von SpaceX ist vollgepackt mit europäischer Wissenschaft, die pünktlich zu Weihnachten an die Internationale Raumstation ISS geliefert werden kann.

Die Raumsonde Dragon soll am Dienstag, den 21. Dezember, um 11:06 Uhr MEZ (10:06 Uhr GMT) vom Kennedy Space Center der NASA in Florida, USA, starten. Aber bevor das passiert, werfen wir einen kurzen Blick auf einige der europäischen Frachten, die sie transportieren.

sichere Luft

Astronauten, die auf der Internationalen Raumstation leben, atmen im Freien niemals frische Luft.

In einer geschlossenen Atmosphäre werden aus Materialien, Geräten und der Besatzung selbst Verbindungen reizender, giftiger und krebserregender Gase freigesetzt. Es gibt jedoch kein Fenster zum Renovieren des Raums, sodass Astronauten auf ein luftaktiviertes System angewiesen sind.

Die Luftqualität wird kontinuierlich überwacht, um die Gesundheit und das Wohlbefinden der Besatzung zu gewährleisten. Eine schnelle Reaktion der Astronauten auf unbeabsichtigte Freisetzung schädlicher gasförmiger Schadstoffe oder Störungen im Luftsystem ist von entscheidender Bedeutung, und die Überwachung der Luft ist noch wichtiger, da Missionen länger dauern und Proben nicht zur Analyse zur Erde zurückgebracht werden können.

ANITA-2 (Ambient Air Interferometer Analysis) ist ein Instrument, das die Luftqualität kontinuierlich überwacht. Deutlich kleiner als sein Vorgänger, der 2007 die Raumfähre Endeavour zur Internationalen Raumstation ISS flog, und dank verbesserter Software läuft die auf Spektroskopie basierende Anlage automatisch im Hintergrund, während die Astronauten ihre Arbeit fortsetzen. Das System ist für alle beengten Räume wie U-Boote nützlich.

Der erste Schritt zu einer bedruckbaren Haut

Ein weiterer Bestandteil der Dragon-Nutzlast ist ein tragbarer biologischer Drucker. Die Forscher hinter der Technologiedemonstration der Deutschen Raumfahrtbehörde DLR sagen, sie könnten beobachten, wie Astronauten bei zukünftigen Missionen zum Mond und zum Mars ihre eigenen Hautzellen verwenden, um Pflaster zu drucken und Wunden zu verbinden. Aber es muss zuerst unter Weltraumbedingungen getestet werden.

Der Bioprint Erste Hilfe wird manuell bedient und besteht nur aus einem Handgriff, Spender, Druckkopf, Führungsrädern und zwei Bio-Tintenkartuschen. Bei der Technologiedemonstration werden keine echten menschlichen Zellen, sondern fluoreszierende Mikropartikel verwendet. In Kombination mit zwei Arten von schnell härtenden Gelen erzeugen diese feinen Partikel eine pflasterartige Wundabdeckung, die auf den mit Folie bedeckten Arm oder das Bein des Astronauten gedruckt und für weitere Tests zur Erde zurückgebracht wird.

harte Dinge

Als nächstes auf der Liste steht ein weiteres DLR-Experiment, das von der Europäischen Weltraumorganisation gesponsert wird: Concrete Hardening, eine Untersuchung, wie sich die Schwerkraft auf den Aushärtungsprozess und die Eigenschaften von Beton auswirkt.

Frühere Untersuchungen zeigten Unterschiede in der Porosität und Mikrostruktur von Betonproben in der Schwerelosigkeit. Dies beschränkte sich jedoch auf die reine Zementhärtung. In dieser Studie wird die Crew Zement, Sand oder simulierten Mondstaub sowie Zusatzstoffe mit Wasser mischen und schwerelos erstarren lassen. Zurück zur Erde werden die Wissenschaftler die Mikrostruktur und die mechanische Festigkeit der gemischten und erstarrten Proben im Orbit untersuchen.

Die Ergebnisse dieser Forschung werden die Entwicklung neuer und verbesserter Betonmischungen ermöglichen, die als Baumaterial für Astronautenhabitate bei Mond- und Marsmissionen sowie für nachhaltiges Bauen auf der Erde verwendet werden können.

Hervorhebung der Zellfunktion

Das Zytoskelett-Experiment untersucht den inneren Mechanismus menschlicher Zellen in der Schwerelosigkeit, um unser Wissen über die Zellfunktion zu erweitern. Dabei liegt der Fokus auf der Rho-Familie von GTPasen.

Diese Moleküle kontrollieren viele wichtige zelluläre Signalwege, einschließlich Zellproliferation, Apoptose (eine Form des programmierten Zelltods), Genexpression und intrazelluläre Regulation. Es wird angenommen, dass die Schwerelosigkeit die Funktionsweise der GTPasen der Rho-Familie und die von ihnen gesteuerten Signale stören kann.

Das Zytoskelett testet zwei Arten von Zellen: die Fibroblasten-Zelllinie WI-26 und die Osteoblasten-Zelllinie MG63. Diese beiden Zelltypen sind wichtig für die Körperstruktur, da Fibroblasten Proteine ​​​​produzieren, wie beispielsweise Kollagen – den Hauptbestandteil des Bindegewebes – und Osteoblasten, die für die Knochenbildung verantwortlich sind.

Die Ergebnisse dieser Studie könnten dazu beitragen, die Gesundheit der Besatzung und eine optimale Leistung während des Weltraumflugs aufrechtzuerhalten und die klinische medizinische Forschung auf der Erde voranzutreiben, indem sie es Wissenschaftlern ermöglichen, Zellen auf eine Weise zu untersuchen, die auf der Erde nicht möglich ist.

Astro B

Die Nutzlast Astro Pi Mark II ist wie ein Upgrade und Ersatz für die ursprüngliche Astro Pi-Hardware, die 2015 für die ESA-Astronauten-Mission Tim Peake zur Internationalen Raumstation flog.

Dies sind zwei COTS Raspberry Pi 4B-Computer in einem Aluminiumgehäuse mit einer Reihe integrierter Umgebungssensoren und einer 12-MP-Erdbeobachtungskamera. Die ESA-Astronautin Samantha Cristoforetti untersucht in einem Video einen aktualisierten Astro-Pis, der dieses Gerät enthüllt.

Ein Astro Pi wird in der Columbus-Einheit eingesetzt, während der andere durch das Lukenfenster auf die Erde blickt. Schüler europäischer Schulen, die an der European Astro Pi Challenge teilnehmen, können diese Computer mit der Programmiersprache Python steuern. Durch die Präsentation ihrer eigenen Python-Programme werden ihre Experimente an Bord der Station durchgeführt, wobei die Ergebnisse generiert und wissenschaftliche Daten zur Analyse an die Erde zurückgesendet werden.

Zusammensetzung der Zutaten

Wireless Compose-2 ist eine Technologiedemonstration, die darauf abzielt, eine flexible und anpassungsfähige drahtlose Netzwerkinfrastruktur für drahtlose Experimente mit geringem Stromverbrauch und geringem Gewicht auf der Internationalen Raumstation (ISS) bereitzustellen. Aufbauend auf der Technologie, die für den ersten Demonstrator der drahtlosen Installationstechnologie im DLR im Jahr 2018 verwendet wurde, demonstriert die drahtlose Vernetzungsfähigkeiten für wissenschaftliche, lokale und medizinische Experimente an der Columbus-Einheit.

Die Geräte für das Wireless Compose-2 bestehen aus fünf Einheiten, die zusammen gerade einmal ein Kilogramm wiegen. Jede einzelne Einheit hat ungefähr die Größe eines kleinen Smartphones. Das Netzwerk wird eine Plattform für andere Experimente sein, darunter Elektrokardiographie für extraterrestrische Anwendungen und Long Range Expeditions (BEAT), bei denen ein T-Shirt mit Sensoren verwendet wird, um die Elektrokardiogrammdaten eines Astronauten, einschließlich Puls und Blutdruck, zu messen.

Microage wird von der British Space Agency finanziert und wird künstliche Muskelzellen von der Größe eines Reiskorns zur Untersuchung in die Umlaufbahn schicken. Ein Teil dieser Zellen wird unter Mikrogravitationsbedingungen elektrisch stimuliert, um Kontraktionen auszulösen, während andere durch Zentrifugation künstlicher Schwerkraft ausgesetzt werden. Proben werden eingefroren und zur Erde zurückgebracht, um die Mechanismen, durch die Muskelmasse verloren geht, und mögliche Schutzmuster zu identifizieren.

Dies ist nur ein Stück der Flagge, die im Bauch eines Drachen zur Station wandert. Andere europäische Lieferungen umfassen Komponenten für die Charge 3a des Materials Science Laboratory (MSL), das European Drawer Rack (EDR-2) und die kommerzielle Forschungseinrichtung von Biolab, CalliopEO und ESA in Columbus.